Kit Lam och kollegor från UC Davis och andra institutioner har skapat dynamiska nanopartiklar (NP) som kan tillhandahålla en arsenal av applikationer för att diagnostisera och behandla cancer. Byggd på en lättframställd polymer, dessa partiklar kan användas som kontrastmedel för att lysa upp tumörer för MR- och PET -skanningar eller leverera kemoterapi och andra terapier för att förstöra tumörer. Dessutom, partiklarna är biokompatibla och har inte visat någon toxicitet. Studien publicerades online idag Naturkommunikation .
"Det här är otroligt användbara partiklar, "noterade den första författaren Yuanpei Li, en forskarfakultetsmedlem i Lam -laboratoriet. "Som kontrastmedel, de gör tumörer lättare att se på MR och andra skanningar. Vi kan också använda dem som fordon för att leverera kemoterapi direkt till tumörer; applicera ljus för att få nanopartiklarna att släppa singlet -syre (fotodynamisk terapi) eller använd en laser för att värma dem (fototermisk terapi) - alla beprövade sätt att förstöra tumörer. "
Jessica Tucker, programchef för läkemedels- och genleverans och enheter vid National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering, som är en del av National Institutes of Health, sade att metoden som beskrivs i studien har förmågan att kombinera både bildbehandling och terapeutiska tillämpningar i en enda plattform, som har varit svårt att uppnå, särskilt i en ekologisk, och därför biokompatibel, fordon.
"Detta är särskilt värdefullt vid cancerbehandling, där riktad behandling mot tumörceller, och minskning av dödliga effekter i normala celler, är så kritiskt, " tillade hon.
Även om det inte är de första nanopartiklarna, dessa kan vara de mest mångsidiga. Andra partiklar är bra på vissa uppgifter men inte andra. Icke-organiska partiklar, såsom kvantprickar eller guldbaserade material, fungerar bra som diagnostiska verktyg men har säkerhetsproblem. Organiska sonder är biokompatibla och kan leverera läkemedel men saknar bildbehandling eller fototerapitillämpningar.
Byggd på en porfyrin/cholsyrapolymer, nanopartiklarna är enkla att göra och fungerar bra i kroppen. Porfyriner är vanliga organiska föreningar. Cholsyra produceras av levern. De grundläggande nanopartiklarna är 21 nanometer breda (en nanometer är en miljarddels meter).
För att ytterligare stabilisera partiklarna, forskarna lade till aminosyran cystein (skapar CNP), vilket hindrar dem från att för tidigt släppa sin terapeutiska nyttolast när de utsätts för blodproteiner och andra hinder. Vid 32 nanometer, CNP är idealiskt anpassade till tumörer, ackumuleras bland cancerceller samtidigt som hälsosam vävnad sparas.
I studien, laget testade nanopartiklarna, både in vitro och in vivo, för ett brett spektrum av uppgifter. På den terapeutiska sidan, CNP transporterade effektivt läkemedel mot cancer, såsom doxorubicin. Även om det hålls i blod i många timmar, CNP släppte bara ut små mängder av läkemedlet; dock, vid exponering för ljus eller medel som glutation, de släppte lätt sina nyttolaster. Möjligheten att exakt styra kemoterapins frigöring inuti tumörer kan kraftigt minska toxiciteten. CNP som bär doxorubicin gav utmärkt cancerkontroll hos djur, med minimala biverkningar.
CNP kan också konfigureras för att reagera på ljus, producerar singlet -syre, reaktiva molekyler som förstör tumörceller. De kan också generera värme när de träffas med laserljus. Betydande, CNP kan utföra båda uppgifterna när de utsätts för en enda våglängd av ljus.
CNP erbjuder ett antal fördelar för att förbättra bildbehandling. De kelaterar lätt avbildningsmedel och kan stanna kvar i kroppen under långa perioder. I djurstudier, CNP samlades i tumörer, gör dem lättare att läsa på en MR. Eftersom CNP ackumuleras i tumörer, och inte så mycket i normal vävnad, de förbättrade dramatiskt tumörkontrast för MR och kan också vara lovande för PET-MR-skanningar.
Denna mångsidighet ger flera alternativ för kliniker, när de blandar och matchar applikationer.
"Dessa partiklar kan kombinera bildbehandling och terapi, "sa Li." Vi kan eventuellt använda dem för att samtidigt leverera behandling och övervaka behandlingseffekten. "
"Dessa partiklar kan också användas som optiska sonder för bildstyrd kirurgi, "sa Lam." Dessutom, de kan användas som mycket potenta ljuskänsliga medel för intraoperativ fototerapi. "
Även om tidiga resultat är lovande, det är fortfarande en lång väg kvar innan CNP kan komma in på kliniken. Lam -labbet och dess medarbetare kommer att fortsätta prekliniska studier och, Om allt går bra, gå vidare till mänskliga prövningar. Sålänge, teamet är glada över dessa möjligheter.
"Detta är den första nanopartikel som utför så många olika jobb, "sa Li." Från att leverera kemo, fotodynamiska och fototermiska behandlingar för att förbättra diagnostisk bildbehandling, det är hela paketet. "
